對于滾動軸承和滾珠絲杠來說，機(jī)床在進(jìn)行加工制造的過程中產(chǎn)生的升溫會導(dǎo)致軸承間隙的游動和絲杠的伸長，從而直接對加工的精度造成影響。針對此種問題，必須對其間隙進(jìn)行消除以提高滾動軸承和滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)精度和負(fù)載剛度。在對二者的設(shè)計和制造安裝的過程中，可采用預(yù)緊力技術(shù)對滾動軸承和滾珠絲杠的間隙進(jìn)行消除，使其能夠保持良好穩(wěn)定的運行。預(yù)緊力是指連接件在受到載荷的拉力作用之前，為了使連接件間的連接緊密度增強(qiáng)而預(yù)加的力，以預(yù)防隨著所受載荷的加重使連接件間產(chǎn)生間隙或者滑動，達(dá)到消除間隙的目的。本文從對滾動軸承和滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)緊的意義出發(fā)，分析對機(jī)床滾動軸承和滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)緊的方法。
1 滾動軸承的預(yù)緊方法分析
1.1 滾動軸承的預(yù)緊
對于滾動軸承的預(yù)緊是在裝配完成的軸承上，軸承的內(nèi)、外圈在外力的作用下沿著軸線方向而產(chǎn)生相對移動。對軸承的預(yù)緊不僅可以是軸承內(nèi)的間隙得以消除，同時還可以提高軸承的滾動體與內(nèi)、外圈接觸的可靠度和緊密度。并且在預(yù)緊力的作用影響下，在接觸處發(fā)生一定的彈性變形，增大接觸面，從而使?jié)L動體的負(fù)載力提高。進(jìn)行預(yù)緊的滾動軸承，其整體的負(fù)載支承剛度提高，磨損有所補(bǔ)充，間隙減小或消除，從而提高旋轉(zhuǎn)精度。對滾動軸承的預(yù)緊方法有多種，常用的滾動軸承預(yù)緊方法有軸向預(yù)緊方法和徑向預(yù)緊方法。
1.1.1 軸向預(yù)緊方法
對于球軸承多采用軸向預(yù)緊方法。此預(yù)緊方法可以使軸承的角剛度和徑向剛度都得以提高，使剛度變化規(guī)律發(fā)生改變。如果在沒有徑向載荷的情況下，針對球軸承，以Fa 表示軸向載荷，以n δ 表示軸向變形，以a K 表示彈性變形的系數(shù)，則可以得出軸向的載荷和變形間的近似關(guān)系表達(dá)式：
（ 1）從球軸承的荷載變化可以看出，在相同的外加軸承荷載的情況下，如果再對軸承加以預(yù)緊，軸承的預(yù)緊荷載加上原有的外軸承荷載的雙重作用下，其軸向變形比原有單純的外軸承荷載的軸向變形有明顯的減小，因此，采用軸向預(yù)緊的方法可以球軸承的剛度得以提高。
1.1.2 徑向預(yù)緊方法
對于圓柱滾子軸承多采用徑向預(yù)緊方法。此種方法主要通過對軸承滾動體數(shù)的增加，來提高載荷的能力，從而使支承的剛度得以提高。通過徑向預(yù)緊，圓柱滾子軸承在進(jìn)行高速運轉(zhuǎn)的過程中，可以是其運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力減小，預(yù)防和減少軸承旋轉(zhuǎn)打滑的現(xiàn)象出現(xiàn)。對于內(nèi)孔呈圓錐形的軸承，在進(jìn)行徑向預(yù)緊的時候，可將螺母內(nèi)圈和固定套的位置加以鎖緊，使軸承的間隙盡量的縮小，達(dá)到預(yù)緊的目的。
1.2 滾動軸承預(yù)緊力大小的把握
對于軸承預(yù)緊力的大小要求受很多因素的影響和限制。在實際工作中，對于預(yù)緊力的大小的計算非常復(fù)雜，對此，可采用下面的方法對預(yù)緊力的大小進(jìn)行估算。首先可以根據(jù)實際的生產(chǎn)加工情況，對滾動軸承的負(fù)荷類型進(jìn)行判定。負(fù)荷類型通常可分為微、輕、中、重四種。然后根據(jù)設(shè)計手冊上的額定動負(fù)荷值除以系數(shù)得出的結(jié)果來大致確定預(yù)緊力的大小。但是，此種方法得出的結(jié)果僅是一個估算的值，與通過公式進(jìn)行逐步計算的結(jié)果是存在一定的差距的。但是依然可以為實際工作中的預(yù)緊操作提供一個參考，如果在某種情況下需要得出精確的預(yù)緊力的值還是要通過公式來計算。
2 滾珠絲杠的預(yù)緊方法分析
2.1 滾珠絲杠的預(yù)緊
在機(jī)床中，對滾珠絲杠的預(yù)緊主要是指對其螺母副中間隙的消除。對滾珠絲杠的螺母副進(jìn)行負(fù)載的預(yù)加，使絲杠副的螺母通過滾珠的轉(zhuǎn)動從正向和反向兩方面持續(xù)的對絲杠造成壓力，以使螺母和滾珠絲杠間存在的間隙消除，從而使?jié)L珠絲杠的精度和剛度都得以提高。但是，在此過程中要注意對預(yù)緊力大小的把握。如果預(yù)緊力過小，間隙不能得到消除，直接影響滾珠絲杠的定位精度；如果預(yù)緊力過大，會增加摩擦力，加速絲杠的損耗，縮短使用壽命。另外，滾珠絲杠在運行中溫度的升高也對其造成熱變形的影響，直接影響其定位的準(zhǔn)確度。熱伸長量公式：
（ mm） （ 2）
由上述可以看出溫度對熱伸長度有直接的影響。因此，對滾珠絲杠可采用預(yù)拉伸的預(yù)緊方法，以使熱變形對滾珠絲杠精度的影響減小或者消除。在實際的預(yù)緊操作中，可使拉伸量比預(yù)計的熱伸長量大些，以消除溫度的影響。也可加以采用潤滑油的方式，減小摩擦，降低溫度。潤滑油的方法同樣可在滾動軸承的預(yù)緊中加以使用。
2.2 扭矩- 轉(zhuǎn)角法在控制軸向預(yù)緊力中的應(yīng)用
滾珠絲杠的預(yù)緊，對其螺母副進(jìn)行預(yù)緊是重要方面。對螺母副進(jìn)行預(yù)緊力的控制主要在于對其軸向預(yù)緊力的控制上。在機(jī)床的滾珠絲杠裝配預(yù)緊中，常采用扭矩- 轉(zhuǎn)角法對其軸向的預(yù)緊力進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤４朔N方法是將螺母擰合到規(guī)定扭矩的基礎(chǔ)上再進(jìn)行規(guī)定角度的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)對軸向預(yù)緊力的控制。
具體操作方法參見下圖1 ：
、
設(shè)扭緊力矩為d M ，先以d M 的力矩將螺母1 預(yù)緊，將右半部分的支座上的螺釘擰緊后，再交替將螺母2 和螺母3 擰緊。計算出軸向支撐點面的零值所在的位置后輕扭螺母3 到額度伸長值并將其固定，最后將螺母2 同樣以d M 的力矩擰緊然后固定。此種方法在對滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊中，表現(xiàn)出穩(wěn)定性高，誤差小的優(yōu)點。】
3 結(jié)束語
滾動軸承和滾珠絲杠作為現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的重要部件，對其進(jìn)行間隙的消除意義重大。使用恰當(dāng)有效的預(yù)緊方法，可很好將軸承在間隙中的游離竄動和絲杠的變形進(jìn)行控制和消除。在實際的生產(chǎn)運行中，要根據(jù)實際的生產(chǎn)情況和加工要求，對滾動軸承和滾珠絲杠采取相應(yīng)的預(yù)緊方法，達(dá)到既對絲杠進(jìn)行有效的拉伸，又達(dá)到對軸承預(yù)緊的雙重目的，從而提高整個系統(tǒng)的剛度和精度，使其充分的發(fā)揮作用。
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